निष्क्रिय बैंड पास फ़िल्टर: सर्किट, कार्य, लाभ और इसके अनुप्रयोग

फ़िल्टर सर्किट इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के भीतर आवृत्तियों को फ़िल्टर करते हैं। ये सर्किट प्रतिरोधों के संयोजन का उपयोग करते हैं और संधारित्र उनके मूलभूत निर्माण खंडों के रूप में। यह फिल्टर सर्किट रेक्टिफायर सर्किट के बाद बिजली आपूर्ति ब्लॉक आरेख में आवश्यक है क्योंकि यह एक स्पंदित एसी को डीसी में बदलता है और यह केवल एक ही दिशा में आपूर्ति करता है। एक फिल्टर सर्किट संशोधित आउटपुट के भीतर उपलब्ध एसी घटक को अलग कर देता है और डीसी घटक को लोड पर पहुंचने की अनुमति देता है। उनमें से विभिन्न प्रकार के फ़िल्टर उपलब्ध हैं बैंड पास फिल्टर (बीपीएफ) प्रकारों में से एक है. यह फ़िल्टर आवृत्ति की एक विशिष्ट सीमा में आवृत्तियों की अनुमति देता है और सीमा के बाहर होने पर आवृत्तियों को क्षीण कर देता है। इन फिल्टर विभिन्न प्रकारों में उपलब्ध हैं लेकिन निष्क्रिय बीपीएफ उनमें से एक प्रकार है। तो, यह लेख एक पर संक्षिप्त जानकारी प्रदान करता है निष्क्रिय बैंडपास फ़िल्टर , इसकी कार्यप्रणाली और इसके अनुप्रयोग।

पैसिव बैंड पास फ़िल्टर क्या है?

लो पास फिल्टर और हाई पास फिल्टर दोनों के संयोजन को पैसिव बैंड पास फिल्टर के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार का फ़िल्टर आवृत्तियों के एक निश्चित बैंड की अनुमति देता है और शेष सभी आवृत्तियों को अवरुद्ध कर देता है। यह एक विद्युत सर्किट है जो केवल आर, सी और एल जैसे निष्क्रिय तत्वों का उपयोग करता है। इसलिए यह फिल्टर एलपीएफ और एचपीएफ जैसे दो फिल्टर को कैस्केडिंग करके बनाया गया है। पैसिव बैंडपास फिल्टर का मुख्य उपयोग होता है ऑडियो एंप्लिफायर . कभी-कभी ऑडियो एम्पलीफायरों में, हमें एक निश्चित आवृत्ति रेंज की आवश्यकता होती है जो 0 हर्ट्ज से शुरू नहीं होती है और उच्च आवृत्ति नहीं होती है, हालांकि हमें आवृत्ति बैंड की एक निश्चित सीमा की आवश्यकता होती है, या तो यह व्यापक या संकीर्ण सीमा होती है।

निष्क्रिय बैंड पास फ़िल्टर सर्किट आरेख

निष्क्रिय फ़िल्टर केवल निष्क्रिय घटकों का उपयोग करता है जैसे; प्रतिरोधक, कुचालक और कैपेसिटर. इस प्रकार, निष्क्रिय बैंडपास फ़िल्टर निष्क्रिय घटकों का भी उपयोग कर सकता है और यह इसका उपयोग नहीं करता है ऑपरेशनल एंप्लीफायर प्रवर्धन के लिए. सक्रिय बैंड पास फिल्टर के समान प्रवर्धन भाग निष्क्रिय बैंड पास फिल्टर के भीतर मौजूद नहीं है। निष्क्रिय बैंड पास फ़िल्टर सर्किट आरेख में उच्च-पास और निम्न-पास फ़िल्टर सर्किट भी शामिल हैं। तो सर्किट का पहला भाग निष्क्रिय एचपीएफ के लिए है जबकि सर्किट का दूसरा भाग निष्क्रिय एलपीएफ के लिए है।

निष्क्रिय बैंड पास फ़िल्टर डिज़ाइन

निष्क्रिय बैंडपास फ़िल्टर डिज़ाइन केवल उपयोग करके किया जा सकता है प्रतिरोधों और कैपेसिटर. निष्क्रिय बैंड पास फ़िल्टर सर्किट को किसी भी शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है और इसका उपयोग किसी भी सक्रिय प्रवर्धन के लिए नहीं किया जाता है। इस प्रकार के बैंडपास फिल्टर का उपयोग प्रवर्धन प्रदान करने के लिए एक सक्रिय सर्किट के अतिरिक्त किया जाता है, लेकिन स्वयं, वे कोई प्रवर्धन प्रदान नहीं करते हैं। ये फ़िल्टर HPF और LPF के संयोजन से डिज़ाइन किए गए हैं।

इस सर्किट को बनाने के लिए आवश्यक घटकों में मुख्य रूप से शामिल हैं; कैपेसिटर - 1nF और 1μF, प्रतिरोधक - 150Ω और 16KΩ। इस सर्किट को बनाने के लिए इस सर्किट को केवल रेसिस्टर्स और कैपेसिटर की आवश्यकता होती है। इस फ़िल्टर सर्किट के लिए, चुने गए प्रतिरोधों और कैपेसिटर मानों के लिए पास बैंड 1KHz से 10KHz तक होता है। यदि हम इन आवृत्तियों को संशोधित करते हैं, तो प्रतिरोधकों और कैपेसिटर मानों को बदलने की आवश्यकता होती है।

इस सर्किट में हाई पास फिल्टर और ए जैसे दो भाग होते हैं लो पास फिल्टर . इस सर्किट का पहला भाग HPS बनाने के लिए R1 और C1 से बना है। तो यह फ़िल्टर उस बिंदु पर सभी आवृत्तियों को अनुमति देता है जिसे मुख्य रूप से पास करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह फ़िल्टर डिज़ाइन केवल निम्न कट-ऑफ़ आवृत्ति बिंदु बनाता है लेकिन इस सर्किट में आवश्यक निम्न कटऑफ़ आवृत्ति बिंदु 1KHz है। तो, HPF 1KHz से अधिक आवृत्तियों की अनुमति देता है।
निचली कट-ऑफ आवृत्ति की गणना निम्न सूत्र से की जा सकती है।

निचली कट-ऑफ आवृत्ति = 1/2πR1C1।

हम अवरोधक और संधारित्र के मूल्यों को जानते हैं जैसे; R1 = 150Ω और C1 = 1μF, इसलिए उपरोक्त समीकरण में इन मानों को प्रतिस्थापित करें, और हम प्राप्त कर सकते हैं;

निचली कट-ऑफ आवृत्ति = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 हर्ट्ज => 1KHz।

यह फ़िल्टर 1KHz से ऊपर की सभी आवृत्तियों की अनुमति देता है और सभी आवृत्तियों को ब्लॉक कर देता है या 1KHz से कम की सभी आवृत्तियों को बहुत कम कर देता है।

इसी प्रकार, इस सर्किट का दूसरा भाग LPF बनाने के लिए प्रतिरोधक R2 और कैपेसिटर C2 से बना है। यह फ़िल्टर कट-ऑफ़ बिंदु के अंतर्गत सभी आवृत्तियों को अवरुद्ध करता है।

यहां हमें इस फिल्टर सर्किट के भीतर 10 किलोहर्ट्ज की उच्च कट-ऑफ आवृत्ति की आवश्यकता है, इस प्रकार यह सर्किट 10 किलोहर्ट्ज से नीचे की सभी आवृत्तियों को पारित करने की अनुमति देता है और 10 किलोहर्ट्ज बिंदु से ऊपर की सभी आवृत्तियों को अवरुद्ध करता है।
उच्च कटऑफ आवृत्ति की गणना करने का सूत्र निम्न कटऑफ आवृत्ति के समान है, आवृत्ति => 1/2π R2C2

हम प्रतिरोधक R2 और कैपेसिटर C2 के मान जानते हैं जैसे; R2 = 16KΩ और C2 = 1nF, इसलिए उपरोक्त समीकरण में इन दो मानों को प्रतिस्थापित करें तो हम प्राप्त कर सकते हैं;

उच्च कटऑफ आवृत्ति = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz।

इस प्रकार, एचपीएफ निचले कट-ऑफ बिंदु से ऊपर सभी आवृत्तियों की अनुमति देता है जबकि एलपीएफ उच्च कट-ऑफ आवृत्ति के तहत सभी आवृत्तियों की अनुमति देता है। तो यह एक बैंड-पास फ़िल्टर बनाएगा जहां फ़िल्टर में निचली और उच्च कटऑफ आवृत्तियों के बीच एक पासबैंड होगा।

एचपीएफ से एलपीएफ पर लोडिंग प्रभाव से बचने के लिए, यह अनुशंसा की जाती है कि आर 2 रेसिस्टर का मान आर 1 रेसिस्टर से 10 (या) ऊपर होना चाहिए। इस सर्किट में, हम R2 अवरोधक मान को 100 गुना अधिक बनाते हैं।

कार्यरत

यह सर्किट लो पास फिल्टर और के बीच पूर्ण-शक्ति संकेतों की अनुमति देकर काम करता है उच्च पास फिल्टर आवृत्तियाँ। यदि लो-पास फ़िल्टर (LPF) को 2KHz आवृत्ति के लिए डिज़ाइन किया गया है जबकि हाई-पास फ़िल्टर (HPF) को 200Hz आवृत्ति के लिए डिज़ाइन किया गया है, तो यह सर्किट लगभग पूर्ण शक्ति या पूर्ण शक्ति के साथ 200Hz और 2KHz के बीच आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करता है।

जब उत्पन्न सिग्नल इस सीमा से बाहर होंगे तो आवृत्तियाँ बहुत कम हो जाएंगी, इस प्रकार पास बैंड के भीतर सिग्नल के आयाम की तुलना में उनका आयाम बहुत कम होगा। पास बैंड उच्च पास और निम्न पास फिल्टर के बीच के संकेतों को संदर्भित करता है जो पूरी ताकत से पारित होते हैं।

यहां, पास बैंड 200Hz से 2 KHz है तो कम कटऑफ आवृत्ति 200Hz है और उच्च कटऑफ आवृत्ति 2 KHz है। पास बैंड में, ये दो आवृत्तियाँ पासबैंड के भीतर दो बिंदु हैं जहां आयाम के भीतर 3 डीबी की गिरावट होती है। तो यह गिरावट 0.707VPEAK के बराबर है।

निम्नलिखित बैंडपास ग्राफ़ में, शिखर आयाम (VPEAK) है। यहां जब भी आपको ये दो आवृत्तियां मिलेंगी तो आयाम कम हो जाएगा। एक बार जब यह 0.707VPEAK प्राप्त कर लेता है, तो यह 3dB कटऑफ बिंदु है जो आधी अधिकतम शक्ति का प्रतीक है। 3 डीबी कटऑफ बिंदुओं के बाद, आयाम में भारी गिरावट होती है, इस प्रकार कटऑफ आवृत्तियों के बाहर की आवृत्तियां अत्यधिक क्षीण हो जाती हैं।

यहां हमारी दो मुख्य आवृत्तियां हैं; 1 KHz पर निचली कटऑफ़ आवृत्ति और 10 KHz पर उच्च कटऑफ़ आवृत्ति। तो केंद्र आवृत्ति को उच्च और निम्न कटऑफ आवृत्ति के बीच की आवृत्ति के रूप में जाना जाता है जिसे सूत्र √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 हर्ट्ज का उपयोग करके मापा जाता है।

इस आवृत्ति के आसपास आउटपुट सिग्नल पूरी ताकत वाला है और अपने उच्चतम शिखर मूल्य पर है। जब हम इस आवृत्ति के करीब पहुंचेंगे, तो आयाम के भीतर मान क्षीण या कम हो जाएगा। कटऑफ आवृत्तियों पर आयाम 0.707VPEAK है। उदाहरण के लिए, यदि VPEAK कटऑफ आवृत्तियों पर शिखर से शिखर तक 10 वोल्ट मापता है, तो आयाम लगभग 7V है क्योंकि 10V * 0.707V => 7V है।

पैसिव बैंड पास फ़िल्टर का लाभ

निष्क्रिय बैंड पास फ़िल्टर का लाभ हमेशा इनपुट सिग्नल से नीचे होता है, इसलिए आउटपुट लाभ एकता से कम होता है। केंद्र आवृत्ति पर आउटपुट सिग्नल चरण के भीतर है, हालांकि केंद्र आवृत्ति के नीचे का आउटपुट सिग्नल +90° शिफ्ट के साथ चरण की ओर जाता है और केंद्र आवृत्ति के ऊपर आउटपुट सिग्नल चरण के भीतर -90° चरण शिफ्ट से पिछड़ जाएगा। जब भी हम दो फिल्टरों के बीच विद्युत अलगाव प्रदान करते हैं तो हम बेहतर फिल्टर प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं।

अनुप्रयोग

निष्क्रिय बैंडपास फिल्टर के अनुप्रयोग निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• पैसिव बैंड पास फ़िल्टर का उपयोग कुछ आवृत्तियों को अलग करने या फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है जो एक विशिष्ट बैंड (या) आवृत्तियों की श्रेणी में होती हैं।
• इन फ़िल्टर का उपयोग ऑडियो एम्पलीफायर सर्किट या अनुप्रयोगों जैसे; प्री-एम्प्लीफायर टोन नियंत्रण (या) लाउडस्पीकर क्रॉसओवर फिल्टर।
• ये ट्रांसमीटर और रिसीवर सर्किट पर लागू होते हैं ताररहित संपर्क मध्यम।

इस प्रकार, यह निष्क्रिय का एक सिंहावलोकन है बैंडपास फ़िल्टर, सर्किट , कार्य करना, और उनके अनुप्रयोग। यह फ़िल्टर एचपीएफ और एलपीएफ का संयोजन है और यह एक चयनात्मक आवृत्ति रेंज की अनुमति देता है। यह फ़िल्टर सर्किट आवृत्तियों की एक विस्तृत और संकीर्ण सीमा की अनुमति देता है। उच्च और निम्न की कट-ऑफ आवृत्ति मुख्य रूप से फ़िल्टर डिज़ाइन पर निर्भर करती है। यहां आपके लिए एक प्रश्न है कि BPF क्या है?